Perhitungan Transfer Massa Impregnasi Fosfat pada Biochar Sekam Padi: Variasi Kecepatan Pengadukan dan Waktu Impregnasi

Gustavi, Dwi Iqbal and Hendrix Yulis Setyawan, STP, M.Si, Ph.D. and Yusron Sugiarto, STP, M.Sc, MP, Ph.D. (2025) Perhitungan Transfer Massa Impregnasi Fosfat pada Biochar Sekam Padi: Variasi Kecepatan Pengadukan dan Waktu Impregnasi. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Fosfat merupakan salah satu senyawa esensial penting bagi tumbuhan. Selain itu, pemberian pupuk fosfat secara langsung pada tanaman menyebabkan fraksi sukar larut dalam tanah. Salah satu bentuk preventifnya menggunakan carrier pembawa fosfat berupa biochar sekam padi untuk meningkatkan ketersediaan fosfat. Biochar merupakan bahan kaya karbon dari sekam padi sebagai biomassa melalui pembakaran termal dengan kadar oksigen terbatas menggunakan teknologi pirolisis. Selain itu, sekam padi sebagai biomassa memiliki kandungan lignoselulosa, seperti selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang cukup tinggi. Dengan kandungan tersebut, sekam padi berpotensi baik dalam produksi biochar sebagai carrier fosfat dengan metode impregnasi untuk menyisipkan kandungan fosfat. Selama proses impregnasi, massa fosfat yang masuk ke dalam biochar dipengaruhi oleh kecepatan pengadukan dan waktu impregnasi. Dengan demikian, transfer massa fosfat hasil impregnasi biochar sekam padi perlu dikaji lebih lanjut untuk mengoptimalkan kadar fosfat hasil impregnasi biochar sekam padi. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh waktu impregnasi dan kecepatan pengadukan terhadap hasil impregnasi biochar sekam padi, mengetahui waktu impregnasi terbaik untuk setiap kecepatan pengadukan pada hasil impregnasi biochar sekam padi, dan menganalisis pengaruh waktu impregnasi dan kecepatan pengadukan terhadap transfer massa fosfat hasil impregnasi biochar sekam padi. Penelitian ini menggunakan rancangan acak kelompok dengan faktor kecepatan pengadukan (600 rpm dan 1200 rpm) dan waktu impregnasi (6 jam, 12 jam, 18 jam, 24 jam, dan 30 jam) yang masing-masing dilakukan sebanyak 3 kali pengulangan sehingga diperoleh 30 kali percobaan. Hasil impregnasi dilakukan pengujian kadar air, kadar abu, volatile matter, fixed carbon, kadar fosfat larut dalam air, dan kadar fosfat larut asam sitrat 2%. Umumnya, hasil impregnasi dengan variasi kecepatan pengadukan dan waktu impregnasi secara independent mempengaruhi terhadap hasil impregnasi biochar sekam padi dengan pupuk MAP. Kandungan kadar air mengalami penurunan masing-masing 2,36 (600 rpm) dan 2,28 (1200 rpm). Kadar abu sedikit mengalami penurunan masing-masing 11,36 (600 rpm) dan 12,28 (1200 rpm). Volatile matter mengalami kenaikan masing-masing 27,04 (600 rpm) dan 26,80 (1200 rpm). Fixed Carbon tidak mengalami perubahan yang signfikan pada setiap sampel. Perlakuan terbaik berdasarkan penelitian pada kecepatan pengadukan 600 rpm dan 1200 rpm, yaitu pada waktu impregnasi 30 jam. Selain itu, kualitas hasil impregnasi pada perlakuan terbaik telah sesuai SNI, yaitu kadar air dan kadar fosfat dalam asam sitrat 2%. Perhitungan transfer massa mengalami kenaikan eksponensial tertinggi pada pengadukan 1200 rpm pada waktu 30 jam menghasilkan kumulatif transfer massa fosfat tertinggi sebesar 14,35 %/jam (Larut dalam air) dan 15,79 %/jam (Larut asam sitrat 2%).

English Abstract

Generally, phosphate is one of the essential compounds for plants. Additionally, the direct application of phosphate fertilizers to plants leads to the formation of insoluble fractions in the soil. One preventive measure is the use of a phosphate carrier in the form of rice husk biochar to enhance phosphate availability. Biochar is a carbon-rich material derived from rice husk biomass through thermal combustion under limited oxygen conditions using pyrolysis technology. Furthermore, rice husk as biomass contains high levels of lignocellulosic components, such as cellulose, hemicellulose, and lignin. With these components, rice husk has great potential for producing biochar as a phosphate carrier using the impregnation method to incorporate phosphate content. During the impregnation process, the amount of phosphate absorbed into the biochar is influenced by stirring speed and impregnation time. Thus, the mass transfer of phosphate in impregnated rice husk biochar needs to be further studied to optimize the phosphate content in the impregnated biochar. This study aims to analyze the effect of impregnation time and stirring speed on the impregnation results of rice husk biochar, determine the optimal impregnation time for each stirring speed in biochar impregnation, and assess the impact of impregnation time and stirring speed on the mass transfer of phosphate in impregnated biochar. The study follows a completely randomized block design with stirring speed as a factor (600 rpm and 1200 rpm) and impregnation time (6 hours, 12 hours, 18 hours, 24 hours, and 30 hours), each conducted with three repetitions, resulting in a total of 30 experimental trials. The impregnated biochar was analyzed for moisture content, ash content, volatile matter, fixed carbon, water-soluble phosphate content, and phosphate content soluble in 2% citric acid. Generally, impregnation results with varying stirring speeds and impregnation times independently influenced the phosphate impregnation of rice husk biochar using MAP fertilizer. The moisture content decreased to 2,36 (600 rpm) and 2,28 (1200 rpm). The ash content slightly decreased to 11,36 (600 rpm) and 12,28 (1200 rpm). Volatile matter increased to 27,04 (600 rpm) and 26,80 (1200 rpm). Fixed carbon showed no significant changes in any of the samples. The optimal treatment based on the study was at an impregnation time of 30 hours for both 600 rpm and 1200 rpm stirring speeds. Furthermore, the quality of the impregnation results in the best treatment met the SNI standards, specifically in terms of moisture content and phosphate content in 2% citric acid. The mass transfer calculation exhibited the highest exponential increase at 1200 rpm with a 30-hour impregnation time, yielding the highest cumulative phosphate mass transfer of 14,35 %/hour (water-soluble) and 15,79 %/hour (soluble in 2% citric acid).

Text (DALAM MASA EMBARGO) Dwi Iqbal Gustavi.pdf Restricted to Registered users only Download (2MB)

Actions (login required)

View Item